新人教版高中化学必修第一册第三章铁金属材料章末检测含解析

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铁 金属材料(时间：90分钟　满分：100分)一、选择题(本题共15小题，每小题3分，共45分。每小题只有一个选项符合题意)1．下列可用于检验实验室久置的FeSO4溶液是否含有Fe3＋的试剂是(　　)A．石蕊溶液 B．酚酞溶液C．新制氯水 D．KSCN溶液解析：选D　Fe3＋的特征检验试剂是含SCN－的溶液。2．实验室配制氯化亚铁溶液时，为了防止其被氧化，常加入的物质是(　　)A．Zn B．AlC．Fe D．Cu解析：选C　氯化亚铁中Fe元素为＋2价，所以容易被氧化为＋3价的铁离子，配制氯化亚铁溶液时，为了防止亚铁离子被氧化，需要加入具有还原性的物质，同时不能引入杂质离子，所以加入的最佳物质是Fe。3．下列反应中，其产物的颜色按红色、红褐色、淡黄色、蓝色依次排列的是(　　)①金属钠在纯氧中燃烧　②FeSO4溶液中滴入NaOH溶液并在空气中放置一段时间　③FeCl3溶液中滴入KSCN溶液　④无水硫酸铜放入医用酒精中A．②③①④ B．③②①④C．③①②④ D．①②③④解析：选B　Na2O2、Fe(OH)3、Fe(SCN)3、CuSO4·5H2O的颜色分别是淡黄色、红褐色、红色、蓝色。4．下列有关铁的叙述正确的是(　　)A．在空气中，铁丝如同镁条一样能被点燃，并发出耀眼的强光B．铁是地壳里含量最多的金属元素C．可通过化合反应制得FeCl2和Fe(OH)3D．常温下，铁能与稀盐酸、浓硫酸反应生成氢气和亚铁盐解析：选C　空气中氧气的含量较低，铁丝不能燃烧，铁丝在纯氧中才能燃烧；地壳里含量最多的金属元素是铝；常温下浓硫酸使铁钝化，不能生成氢气和亚铁盐。5．下列物质中既能与盐酸又能与氢氧化钠溶液反应的是(　　)A．CuO B．AlC．Mg(OH)2 D．FeCl3解析：选B　CuO、Mg(OH)2只与盐酸反应，不与NaOH溶液反应，Al与盐酸反应生成AlCl3和H2，与NaOH溶液反应生成NaAlO2和H2，FeCl3只与NaOH溶液反应，不与盐酸反应。6．钛和钛合金是21世纪的重要金属材料。它们具有优良的性能，如熔点高、密度小、可塑性好、机械性能好、抗腐蚀能力强，钛合金与人体有很好的“相容性”。根据它们的主要性能判断，下列不符合实际的用途是(　　)A．用于核潜艇设备的制造 B．用于制造航天设备C．用于制作保险丝 D．用于制造人造骨解析：选C　制作保险丝的材料一般要求具有较低的熔点，而钛合金的熔点高，因此钛合金用于制作保险丝不符合实际。7．将固体X投入过量的Y中，能生成白色沉淀并放出一种无色气体，该气体能燃烧，不易溶于水，则X和Y分别可能是(　　)A．钠和氯化铝溶液 B．铝和烧碱溶液C．过氧化钠和氯化亚铁 D．锌和稀硫酸解析：选A　钠投入氯化铝溶液中会与水反应生成氢气和氢氧化钠，氢气无色且能燃烧，氢氧化钠可与氯化铝反应生成氢氧化铝白色沉淀，故A项符合题意；铝和烧碱溶液即氢氧化钠反应生成氢气，但不能生成沉淀，故B项不符合题意；过氧化钠投入氯化亚铁溶液中，过氧化钠与水反应生成氧气，氧气不能燃烧，故C项不符合题意；锌投入稀硫酸溶液中反应生成氢气，但不能生成沉淀，故D项不符合题意。8．聚合硫酸铁能用作净水剂(絮凝剂)，可由绿矾(FeSO4·7H2O)和KClO3在水溶液中反应得到。下列说法不正确的是(　　)A．KClO3做氧化剂，每生成1 mol [Fe(OH)SO4]n消耗 mol KClO3B．绿矾长时间置于空气中易被氧化C．聚合硫酸铁可在水中形成氢氧化铁胶体而净水D．聚合硫酸铁与漂白粉都是纯净物解析：选D　1 mol [Fe(OH)SO4]n中含n mol Fe3＋，则每生成1 mol [Fe(OH)SO4]n转移n mol电子，而KClO3的还原产物为Cl－，则1 mol KClO3被还原，转移6 mol电子，由于在氧化还原反应中得失电子数目相同，故每生成1 mol [Fe(OH)SO4]n消耗 mol KClO3，A正确；绿矾(FeSO4·7H2O)晶体中含Fe2＋，该物质易被空气氧化，B正确；聚合硫酸铁可在水中水解形成氢氧化铁胶体而净水，C正确；聚合硫酸铁中的“n”值不能确定，故该物质为混合物；漂白粉的主要成分是氯化钙、次氯酸钙，是混合物，D错误。9．下列分离提纯过程中使用的试剂或实验操作不正确的是(　　)A．除去Fe2O3固体中的Al2O3：加入足量NaOH溶液，过滤、洗涤、干燥B．除去FeCl3溶液中的FeCl2：加入适量氯水，充分反应C．除去Cu粉中的Fe粉：加入足量盐酸，充分反应后，过滤、洗涤、干燥D．除去NaHCO3固体中的Na2CO3：加入适量盐酸，充分反应后，蒸发结晶解析：选D　因为Al2O3为两性氧化物，易溶于NaOH溶液，而Fe2O3不溶于NaOH溶液，所以除去Fe2O3固体中的Al2O3，可使用足量NaOH溶液，A正确；FeCl2能被氯水氧化为FeCl3，所以除去FeCl3溶液中的FeCl2，可加入适量氯水，B正确；Fe能与盐酸反应，而Cu与盐酸不反应，所以除去Cu粉中的Fe粉，可加入足量盐酸，C正确；加入适量盐酸能将Na2CO3完全转化为NaHCO3，但很难控制盐酸的用量，所以实验操作不可行，D不正确。10．有一包白色粉末，可能含有Ba(OH)2、KNO3、FeCl3、Na2CO3、Na2SO4中的一种或几种。为了确定其成分，进行如下实验：①取一定量的白色粉末，加入足量的水，振荡，静置，得白色沉淀，上层清液为无色。②过滤，在白色沉淀中加入足量稀盐酸，白色沉淀全部溶解，且有气泡产生。据此推断，该白色粉末中一定含有(　　)A．Ba(OH)2、KNO3 B．Ba(OH)2、Na2CO3C．Na2SO4、KNO3 D．FeCl3、Na2CO3解析：选B　白色粉末说明原粉末中不含FeCl3；步骤①说明原粉末中肯定含Ba(OH)2；步骤②说明原粉末中不含Na2SO4，肯定含Na2CO3；KNO3无法确定。11．“秦砖汉瓦”是我国传统建筑文化的一个缩影。同是由黏土烧制的砖瓦，有的是黑色的，有的却是红色的，你猜测其中的原因可能是(　　)A．土壤中含有铁粉、二氧化锰等B．黑砖瓦是煅烧过程中附着了炭黑，红砖瓦则是添加了红色耐高温染料C．土壤中含有的铜元素经过不同工艺煅烧，分别生成了黑色CuO和红色CuD．土壤中含有的铁元素经过不同工艺煅烧，分别生成了黑色Fe3O4或FeO和红色Fe2O3答案：D12．铁有＋2价和＋3价两种价态，下列反应中不涉及铁元素价态变化的是(　　)A．用铁粉除去氯化亚铁溶液中的少许氯化铁杂质B．铁在氧气中燃烧后的产物溶于盐酸中可得到两种盐C．氢氧化亚铁是白色固体，在空气中迅速变成灰绿色，最终变成红褐色D．氢氧化铁受热分解解析：选D　A项，Fe＋2FeCl3===3FeCl2，铁元素的化合价由0价、＋3价变为＋2价；B项，3Fe＋2O2Fe3O4，Fe3O4＋8HCl===2FeCl3＋FeCl2＋4H2O，铁元素的化合价由0价变为＋2价、＋3价；C项，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，铁元素的化合价由＋2价变为＋3价；D项，2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O，所有元素的化合价均没有变化。 13．为除去下列括号内的杂质，所选用的试剂或方法不正确的是(　　)A．FeCl2溶液(FeCl3)：加入过量铁粉，过滤B．NaHCO3溶液(Na2CO3)：通入过量的CO2气体C．MgO固体(Al2O3)：加入过量的NaOH溶液，过滤D．NaNO3溶液(Na2SO4)：加入适量的BaCl2溶液解析：选D　Fe与FeCl3反应生成FeCl2，则加入过量铁粉后过滤，可以除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质，A正确；通入过量的CO2气体，发生反应的化学方程式是Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3，则通入过量的CO2气体，可以除去NaHCO3溶液中的Na2CO3，B正确；加入过量的NaOH溶液，NaOH与Al2O3 反应生成偏铝酸钠和水，而与MgO不反应，则加入过量的NaOH溶液后过滤，可以除去MgO固体中的Al2O3，C正确；加入适量的BaCl2溶液，与Na2SO4反应生成硫酸钡沉淀和NaCl，引入新的杂质NaCl，则不能通过加入适量的BaCl2溶液除去NaNO3溶液中的Na2SO4，D错误。14．Mg、Al组成的混合物与足量盐酸反应，产生标准状况下的氢气4.48 L。下列推断不正确的是(　　)A．参加反应的Mg、Al共0.2 molB．参加反应的HCl为0.4 molC．Mg、Al在反应中共失去0.4 mol电子D．若与足量的稀硫酸反应能产生0.2 mol H2解析：选A　Mg、Al组成的混合物与足量盐酸反应，产生标准状况下的氢气的体积为4.48 L，n(H2)＝＝0.2 mol。因为反应后Mg、Al化合价不同，且金属混合物的质量未知，所以无法计算混合金属的物质的量，A项错误；根据H原子守恒得n(HCl)＝2n(H2)＝0.4 mol，B项正确；根据得失电子守恒可知，Mg、Al在反应中共失去电子的物质的量＝0.2 mol×2＝0.4 mol，C项正确；因为金属混合物不足量，且Mg分别与稀盐酸、稀硫酸反应的生成物中Mg元素的化合价相同，Al分别与稀盐酸、稀硫酸反应的生成物中Al元素的化合价也相同，所以只要金属混合物的量相同，则与硫酸反应生成的氢气和与盐酸反应生成的氢气的量相同，D项正确。15．A由Al2O3、Fe3O4、Al、Cu中的某几种粉末混合而成，设计成分分析方案如下，下列分析不正确的是(　　)A．当m2－m3＝2.96 g，Fe3O4的质量至少为2.32 gB．生成蓝色溶液的离子方程式为Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋C．要确定混合物中是否含Al，可取A加入适量稀HClD．当m1＞m2时，溶液a中阴离子只有1种解析：选D　固体质量的改变是因为金属氧化物的溶解，Fe3O4与盐酸反应产生FeCl3、FeCl2，Fe3＋与Cu单质之间发生氧化还原反应：Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，则有关系式：Fe3O4～2Fe3＋～Cu，可知：若固体质量减少(232＋64)g，其中含有232 g Fe3O4，现在固体质量减少2.96 g，则其中含有Fe3O4的质量m(Fe3O4)＝×2.96 g＝2.32 g，A正确；Fe3O4与盐酸反应生成FeCl3、FeCl2，Fe3＋有强氧化性，发生反应：Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，B正确；金属氧化物与酸反应生成水，无氢气产生，而铜与盐酸不反应，金属Al与酸反应产生氢气，可取A加入适量稀HCl，如果有气体产生，证明Al存在，C正确；当m1＞m2时，说明混合物中至少有Al2O3、Al两者中的一种，且生成了偏铝酸钠溶液，由于氢氧化钠过量，因此溶液中阴离子不止一种，D错误。二、非选择题(本题包括5小题，共55分)16．(10分)某一反应体系有反应物和生成物共三种物质：FeCl3、FeCl2、Fe。回答下列问题：(1)该反应中的还原产物的化学式是________，氧化产物的化学式是________。(2)该反应中，发生还原反应的过程是____________→____________(填化学式)。(3)该反应的离子方程式为________________________________________________。(4)用双线桥标出该反应中电子转移的方向和数目：________________________________________________________________________。(5)如反应转移了0.3 mol电子，则________(填“溶解”或“生成”)的铁的质量为________。解析：分析氧化还原反应，应从元素化合价变化入手，在FeCl3、FeCl2、Fe中铁元素的化合价分别为＋3、＋2、0，易知反应为2FeCl3＋Fe===3FeCl2，氧化产物、还原产物均为FeCl2，消耗1 mol Fe，转移2 mol电子。答案：(1)FeCl2　FeCl2　(2)FeCl3　FeCl2(3)2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋　(5)溶解　8.4 g17．(10分)已知：A为淡黄色固体，T、R为两种常见的用途广泛的金属单质，D是具有磁性的黑色晶体，H是白色沉淀，且在潮湿空气中迅速变为灰绿色，最终变为红褐色固体。(1)写出下列物质的化学式：A________；D________；N________。(2)按要求写下列反应的方程式：检验W中阳离子的离子方程式：________________________________________________________________________。H在潮湿空气中变成M的化学方程式：______________________________________________________________________________________________________________。D与盐酸反应的离子方程式：___________________________________________。解析：A为淡黄色固体，且能与水反应，则A为过氧化钠；D是具有磁性的黑色晶体，则D为四氧化三铁；H是白色沉淀，且在潮湿空气中迅速变为灰绿色，最终变为红褐色固体，则H为氢氧化亚铁；T、R为两种常见的用途广泛的金属单质，可能为铁和铝，根据题意分析可知：T为铁，R为铝；过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气，则C为氧气，氧气与铁反应生成四氧化三铁，四氧化三铁再与盐酸反应生成氯化亚铁、氯化铁和水，氯化铁溶液再与足量的铁反应生成氯化亚铁，则E为氯化亚铁；过氧化钠与水反应生成的氢氧化钠和金属铝反应生成偏铝酸钠和氢气，则N为偏铝酸钠；氯化亚铁溶液再与氢氧化钠溶液反应生成氢氧化亚铁白色沉淀，氢氧化亚铁在空气中被氧化为氢氧化铁，最后氢氧化铁和盐酸反应生成氯化铁，则W为氯化铁。答案：(1)Na2O2　Fe3O4　NaAlO2(2)Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓或Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)34Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O18．(10分)某课外兴趣小组为探究某种铝合金(组成元素为Mg和Al)是否符合国家质量标准(国家规定铝合金中铝含量不能低于78%)，设计如图装置在室温下进行实验。(1)检验该装置气密性的方法是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)铝合金样品与足量氢氧化钠溶液反应的离子方程式为________________________________________________________________________。(3)反应前先第一次读取量气管液面刻度，然后倾斜左边装置使足量氢氧化钠溶液与a g铝合金样品充分反应，待反应停止后，体系温度恢复到室温，第二次读取量气管液面刻度之前需要进行的一步操作是__________________________。计算两次液面差，并将气体体积折算成标准状况下的体积，为V mL。若a＝0.038，V＝44.8，请通过计算说明该合金是否符合国家标准：________(填“符合”或“不符合”)。(4)若将装置中的足量氢氧化钠溶液换为足量盐酸，则反应停止后量气管内气体体积(折算成标准状况下)________(填“>”“<”或“＝”)V mL。解析：(2)该合金中只有Al与NaOH溶液发生反应。(3)第二次读取量气管液面刻度前，要调节量气管和水准管的高度，使两液面相平。若V＝44.8，则该铝合金样品中Al的质量为××27 g/mol＝0.036 g，故该铝合金中铝含量为×100%≈94.7%，则该铝合金符合国家标准。(4)Mg和Al均能与盐酸反应生成氢气，故量气管内气体体积(折算成标准状况下)大于V mL。答案：(1)连接好装置并在量气管内加入水，移动水准管，使水准管中液面与量气管中液面维持一定的高度差，静置片刻，若液面高度差不变，说明装置气密性良好(合理即可)(2)2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑(3)调节量气管和水准管的高度，使两液面相平　符合(4)>19．(13分)某同学利用下图所示实验装置进行铁与水蒸气反应的实验，并对反应后硬质试管中固体物质的组成进行了探究。请回答下列问题：Ⅰ.(1)该反应的化学方程式是________________________________，硬质试管中湿棉花的作用是________________________________。(2)该同学对反应后硬质试管中固体物质的组成提出了如下假设。假设1：只有Fe；假设2：只有________(填化学式)；假设3：既有Fe也有Fe3O4。(3)为了验证反应后硬质试管中固体物质的组成，该同学进行了定量研究：反应前固体物质的质量为5.6 g，反应后固体物质的质量为6.6 g。从数据分析，反应后硬质试管中固体物质的组成成分为________。Ⅱ.长期放置的FeSO4溶液易被氧化而变质，某兴趣小组进行了如下实验：设计实验检验FeSO4溶液的变质程度{已知K3[Fe(SCN)6]溶液可以与Fe2＋反应生成蓝色沉淀}实验方案实验现象实验结论步骤1取待检测液于试管中，向其中滴加KSCN溶液________FeSO4溶液部分变质步骤2取待检测液于试管中，向其中滴加K3[Fe(SCN)6]溶液________①将上述方案补充完整。②若要使变质的FeSO4复原，方法是________。(写离子反应方程式)解析：Ⅰ.(1)高温条件下水蒸气与还原铁粉反应可以生成四氧化三铁和氢气，化学方程式为3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2；湿棉花是用来提供反应需要的水蒸气。(2)若铁粉完全反应，则反应后的固体只有Fe3O4，若部分反应则反应后的固体为Fe和Fe3O4，若没有发生反应则反应后的固体只有Fe，所以假设2为只有Fe3O4。(3)反应前的固体为铁粉，5.6 g铁粉的物质的量为0.1 mol，可知完全反应后生成Fe3O4的质量为 mol×232 g/mol≈7.73 g，而6.6 g大于5.6 g、小于7.73 g，说明铁粉未完全反应，反应后的固体为Fe和Fe3O4。Ⅱ.①实验结论为FeSO4溶液部分变质，即溶液中既有Fe3＋又有Fe2＋，所以步骤1中加入KSCN溶液时可以看到溶液变红；步骤2中滴加K3[Fe(SCN)6]溶液时可以看到产生蓝色沉淀；②若要使FeSO4复原，则需要将Fe3＋还原成Fe2＋，且不引入新的杂质，所以可以加入过量铁粉，离子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。答案：Ⅰ(1)3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2　提供反应需要的水蒸气　(2)Fe3O4　(3)Fe和Fe3O4Ⅱ①溶液变红　产生蓝色沉淀　②2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋20．(12分)以下是有关金属与酸的反应，请填写下列空白：(1)分别取W g钠、铁、铝与足量的盐酸反应，在相同条件下产生氢气的体积比是________。(2)分别取0.1 mol钠、铁、铝与足量的盐酸反应，在相同条件下产生氢气的体积比是________。(3)若产生相同物质的量的氢气，所需钠、铁、铝的质量比是________。(4)若产生相同体积(同温同压)的氢气，所需钠、铁、铝的物质的量之比是________。(5)取0.2 mol的金属钠、铁、铝，分别投入 10 mL 1 mol/L的盐酸中，标准状况下产生氢气的体积由大到小的顺序是________。(钠、铁、铝产生氢气的体积分别用V1、V2、V3表示)解析：(1)由2Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑、Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑、2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑可知，n(Na)＝ mol，n(Fe)＝ mol，n(Al)＝ mol，则产生的H2的物质的量分别为 mol、 mol、 mol，相同条件下，气体的物质的量之比等于体积之比，即体积比为 mol∶mol∶mol＝∶∶。(2)0.1 mol钠、铁、铝与足量的盐酸反应分别生成0.05 mol、0.10 mol、0.15 mol H2，故产生氢气的体积比为0.05 mol∶0.10 mol∶0.15 mol＝1∶2∶3。(3)若产生相同物质的量的氢气，设生成氢气1 mol，则需要Na 2 mol，Fe 1 mol，Al  mol，故质量比为(2 mol×23 g/mol)∶(1 mol×56 g/mol)∶＝23∶28∶9。(4)若产生相同体积(同温同压)的氢气，即产生相同物质的量的氢气，则需要钠、铁、铝的物质的量之比是6∶3∶2。(5)10 mL 1 mol/L的盐酸中n(HCl)＝0.010 mol，由2Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑、2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑、Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑、2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑可知，盐酸不足，生成的氢气的量是由盐酸的量决定的，即盐酸反应生成的n(H2)＝0.005 mol；但钠还能与水反应生成氢气，最终生成氢气的量：Na＞Fe＝Al，即V1＞V2＝V3。答案：(1)∶∶　(2)1∶2∶3　(3)23∶28∶9　(4)6∶3∶2　(5)V1＞V2＝V3